某火電站3號機組VD4型斷路器合閘閉鎖電磁鐵故障分析與處理

張彬

（山東魯能三公招標(biāo)有限公司，山東濟南 250000）

0.概述

某火電站3號、4號機組中壓廠用電系統(tǒng)配有UniGear-ZS1型中壓開關(guān)柜，為三相交流空氣絕緣、不設(shè)隔離開關(guān)、金屬鎧裝、移動式、單母線系統(tǒng)的戶內(nèi)配電裝置。UniGear-ZS1開關(guān)柜具有防止誤操作的措施，主要包括防止帶負(fù)荷移動小車、防止帶電合接地開關(guān)等“五防”功能。開關(guān)柜的可移開部分配置VD4真空斷路器或電壓互感器。如圖1所示。

圖1 開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3號機組中壓廠用電系統(tǒng)自工程調(diào)試期間以來，頻繁出現(xiàn)中壓開關(guān)無法合閘的故障，在很大程度上影響了中壓電氣設(shè)備調(diào)試進展，經(jīng)檢查均為柜內(nèi)合閘閉鎖電磁鐵故障導(dǎo)致。在一般情況下，合閘閉鎖電磁鐵工作電壓為直流220V或110V，某火電站3號、4號機組合閘閉鎖電磁鐵工作電壓為直流220V，BOP部分為直流110V，當(dāng)斷路器處于分閘位置時，在斷路器合閘閉鎖回路中，外部所有合閘條件均滿足要求時，合閘閉鎖電磁鐵得電吸合，解除閉鎖，起到防止斷路器誤合閘作用，合閘閉鎖電磁鐵單元如圖2所示。目前，3號機組中壓廠用電系統(tǒng)已累計更換合閘閉鎖電磁鐵10個，其中正常段母線中壓開關(guān)更換4個，可靠段母線中壓開關(guān)更換1個，應(yīng)急段母線中壓開關(guān)更換5個。

圖2 合閘閉鎖電磁鐵單元

1.故障分析

1.1 拆解故障合閘閉鎖電磁鐵

對產(chǎn)品序列號為2052515的故障合閘閉鎖電磁鐵進行檢查、拆解。外觀檢查無引線破損等異常，測量電磁鐵線圈直流電阻值為無窮大；拆解電磁鐵發(fā)現(xiàn)：線圈銅絲與引線焊接處牢靠，繞開1/4圈后在線圈靠近骨架內(nèi)側(cè)邊發(fā)現(xiàn)有斷點，通過放大檢查發(fā)現(xiàn)斷點發(fā)黑，斷點處對應(yīng)的塑料骨架處有疑似淺綠色的霉斑及局部高溫產(chǎn)生燒熔痕跡[2]，如圖3所示。

圖3 故障部位

1.2 原因分析

電磁鐵線圈本身屬于電子類器件，受外部環(huán)境因素影響較敏感，根據(jù)拆解檢查結(jié)果分析導(dǎo)致電磁鐵故障的原因如下。

（1）斷路器在前期未投運或冷備用狀態(tài)存放較長時間受外部潮濕環(huán)境的影響，導(dǎo)致線圈受潮產(chǎn)生霉變，漆包銅線局部受腐蝕，腐蝕后漆包線有效載流截面變小，長時間通電后在受腐蝕部位發(fā)熱最終導(dǎo)致斷線，其斷點呈現(xiàn)黑色。

（2）電磁鐵線圈斷線故障類型通常分為兩種，故障類型一：未通電斷線，如圖4所示。

圖4 未通電斷線

故障類型二：通電后斷線，如圖5所示。

圖5 通電后斷線

目前，3號機組廠用電系統(tǒng)中壓開關(guān)柜合閘閉鎖電磁故障均為電磁鐵鐵通電運行一段時間后才發(fā)生斷線，屬于第二種類型故障。

（3）合閘閉鎖電磁鐵線圈絕緣工藝存在不足，處于相對潮濕的環(huán)境，容易產(chǎn)生受潮腐蝕。

（4）已通電投入運行的斷路器由于柜體內(nèi)有一定的溫度，運行環(huán)境較好，線圈漆包線不容易受潮，中壓開關(guān)柜投運后電磁鐵發(fā)生故障的概率相對較低；據(jù)中壓開關(guān)柜廠家反饋，95%以上的故障產(chǎn)品均是在安裝調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)。

2.合閘閉鎖電磁鐵制造工藝的改進

中壓開關(guān)柜廠家針對潮濕等異常環(huán)境下線圈的運行可靠性，采取了專項優(yōu)化工藝。

（1）增加防潮工藝處理，提高抵抗耐腐蝕的能力。

（2）采用壓力浸漆工藝。將電磁鐵線圈放置在盛滿三防漆的密封箱內(nèi)，再施加一定的壓力，使三防漆可以滲透到線圈內(nèi)部。

3.現(xiàn)場處理措施

3號機組中壓廠用電系統(tǒng)共有156臺VD4斷路器，每臺斷路器所帶負(fù)荷均影響電站安全穩(wěn)定運行，合閘閉鎖電磁鐵為斷路器內(nèi)部核心部件，為了徹底消除合閘閉鎖電磁鐵故障缺陷，電站向廠家緊急采購156個絕緣工藝改進型合閘閉鎖電磁鐵，現(xiàn)場實施更換（見圖6）。

圖6 現(xiàn)場實施

合閘閉鎖電磁鐵位于斷路器整流元件模塊內(nèi)，模塊內(nèi)部還包括分閘線圈Y2、合閘線圈Y3；整流元件模塊內(nèi)部端子接線較為復(fù)雜，每個端子之間距離較近，操作空間狹小，更換過程中要防止對其他接線端子的誤碰、誤傷、誤拆，避免人為造成斷路器其他故障，閉鎖電磁鐵內(nèi)部接線如圖7所示。

圖7 閉鎖電磁鐵內(nèi)部接線

每個合閘閉鎖電磁鐵更換后，需要在試驗位對斷路器進行分、合閘試驗，以驗證閉鎖電磁鐵是否正常工作，由于大量的廠用電負(fù)荷斷路器不能停運。因此，在試驗過程中嚴(yán)格進行風(fēng)險分析、防止斷路器在試驗位的分合閘造成其他處于工作位的斷路器產(chǎn)生聯(lián)跳[3]。

3號機組中壓廠用電系統(tǒng)156臺VD4斷路器合閘閉鎖電磁鐵更換后，沒有再發(fā)生電磁鐵故障。

4.斷路器常見故障與處置

4.1 斷路器故障觸頭過熱

可聞到配電控制柜有味道，經(jīng)過檢查是動觸頭沒有完全插入靜觸頭，觸點壓力不夠，導(dǎo)致開關(guān)容量下降，引起觸頭過熱，此時要調(diào)整操作機構(gòu)，使動觸頭完全插入靜觸頭，通電時閃弧爆響，經(jīng)檢查是負(fù)載長期過重，觸頭松動接觸不良所引起的。檢修此故障一定要人身注意安全，檢修完負(fù)載和觸頭后，先空載通電正常后才能帶負(fù)載檢查運行情況，直至正常。此故障一定要注意用器設(shè)備的日常維護工作，以免造成不必要的危害。

4.2 接觸器的故障觸點斷相

由于某相觸點接觸不好或者接線端子上螺釘松動，使電動機缺相運行，此時電動機雖能轉(zhuǎn)動，但發(fā)出嗡嗡聲，應(yīng)立即停車檢修。觸點熔焊，接“停止”按鈕，電動機不停轉(zhuǎn)，并且有可能發(fā)出嗡嗡聲。此類故障是二相或三相觸點由于過載電流大而引起熔焊現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電，檢查負(fù)載后更換接觸器，通電銜鐵不吸合。如果經(jīng)檢查通電無振動和噪聲，則說明銜鐵運動部分沿有卡住，只是線圈斷路的故障，可拆下線圈按原數(shù)據(jù)重新繞繞制后浸漆烘干。

4.3 熱繼電器故障熱功當(dāng)量元件燒斷

若電動機不能啟動或啟動時有嗡聲，可能是熱繼電器的熱元件中的熔斷絲燒斷，此類故障的原因是熱繼電器的動作頻率太高，或負(fù)級側(cè)發(fā)生過載。排除故障后更換合適的熱繼電器，重新調(diào)整整定值。

熱繼電器“誤”動作。這種故障原因一般有以下幾種∶整定值偏小，以致未過載就動作；電動機啟動時間過長，使熱繼電器在啟動過程中動作；操作頻率過高，使熱元件經(jīng)常受到?jīng)_擊，重新調(diào)整整定值或更換適合的熱繼電器解決。

熱繼電器“不”動作。這種故障通常是電流整定值偏大，以致過載很久仍不動作，應(yīng)根據(jù)負(fù)載工作電流調(diào)整整定電流，熱繼電器使用日久，應(yīng)該定期校驗它的動作可靠性。

5.結(jié)語

3號機組中壓廠用電系統(tǒng)在工程調(diào)試期間，多次發(fā)生斷路器合閘閉鎖電磁鐵故障，產(chǎn)品受潮是主要原因，在后續(xù)中壓開關(guān)柜設(shè)備巡檢和維護過程中，重點檢查配電間通風(fēng)系統(tǒng)、廠房溫濕度環(huán)境控制、開關(guān)柜電加熱器狀態(tài)，對后續(xù)中壓開關(guān)柜備用期間的維護保養(yǎng)具有重要意義。

針對直空斷路器的故障，相關(guān)企業(yè)和工作人員應(yīng)該針對常見故障的引發(fā)原因進行調(diào)整，做好故障預(yù)防和處理工作，從而減少誤動和拒動故障、彈董儲能不到位的故障、真空度下降以及合閘觸頭彈跳時間過長與分合閘不同期等故障。